JPS6237718A - バンドギヤツプ基準回路 - Google Patents
バンドギヤツプ基準回路Info
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- JPS6237718A JPS6237718A JP61026035A JP2603586A JPS6237718A JP S6237718 A JPS6237718 A JP S6237718A JP 61026035 A JP61026035 A JP 61026035A JP 2603586 A JP2603586 A JP 2603586A JP S6237718 A JPS6237718 A JP S6237718A
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- voltage
- circuit
- transistor
- resistor
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S323/00—Electricity: power supply or regulation systems
- Y10S323/907—Temperature compensation of semiconductor
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はバンドギヤyプ型の基準回路に関する。この
ような回路は一般に、電圧基準として使用されるが他の
用途1例えばしきい検出器にも使用される。本発明は特
に、CMO8集積回路(IC)チップについて使用に適
するバンドギャップ回路に関する。
ような回路は一般に、電圧基準として使用されるが他の
用途1例えばしきい検出器にも使用される。本発明は特
に、CMO8集積回路(IC)チップについて使用に適
するバンドギャップ回路に関する。
バンドギャップ電圧調整器は長年、温度が変化しても実
質的に一定である基準電圧を現出するため使用されてい
る。このような回路は一般に、異なる電流密度で作動す
る2つのトランジスタのベース・エミッタ電圧(Δ■B
E )間の差に比例する電圧を現出する。この電圧は正
の温度係数(TC)を有し、負のTCを有するVゆ電圧
と結合して、温度変化によりわずかたけ変化する出力信
号を得る。再発行特許RE第30.586号(ニー・ビ
ー・プロカラ)は、トランジスタが2つだけ必要な特に
有利なバンドギャップ電圧基準を例示している。
質的に一定である基準電圧を現出するため使用されてい
る。このような回路は一般に、異なる電流密度で作動す
る2つのトランジスタのベース・エミッタ電圧(Δ■B
E )間の差に比例する電圧を現出する。この電圧は正
の温度係数(TC)を有し、負のTCを有するVゆ電圧
と結合して、温度変化によりわずかたけ変化する出力信
号を得る。再発行特許RE第30.586号(ニー・ビ
ー・プロカラ)は、トランジスタが2つだけ必要な特に
有利なバンドギャップ電圧基準を例示している。
バンドギャップ基準回路は主として、双極工Cに採用さ
れている。このような基準をCMO8ICに適用させる
試みがなされているがなお大きな問題がある。その結果
、 CMO8用に提案された装置には重大な欠点、特に
かなりの複雑性を有する。
れている。このような基準をCMO8ICに適用させる
試みがなされているがなお大きな問題がある。その結果
、 CMO8用に提案された装置には重大な欠点、特に
かなりの複雑性を有する。
重大な問題の1つと]−て、Δ■1電圧はかなり低い(
例えば、100mV以下)ので、がなり増幅して基準目
的に適する値にしなければならない。Δ■BE信号が2
つのトランジスタのコレクタから得られるため、このよ
うな増幅は上記特許第30.586号に示すようにバン
ドギャップ回路につきものである。しかし、普通のプロ
セスにより得られろCMOSチップにおいて、電圧基準
目的にだいする双極トランジスタは、コレクタが電圧感
知目的を独立して果せない非励振トランジスタである。
例えば、100mV以下)ので、がなり増幅して基準目
的に適する値にしなければならない。Δ■BE信号が2
つのトランジスタのコレクタから得られるため、このよ
うな増幅は上記特許第30.586号に示すようにバン
ドギャップ回路につきものである。しかし、普通のプロ
セスにより得られろCMOSチップにおいて、電圧基準
目的にだいする双極トランジスタは、コレクタが電圧感
知目的を独立して果せない非励振トランジスタである。
そのため、このような装置では。
ΔVBI!、電圧は、これを現出するトランジスタによ
って自動的には増幅されない。
って自動的には増幅されない。
さらにまた、 CMOSチップ上のMO8増幅器に比
較的大きいオフセント電圧を有するので、増幅後のオフ
セットは△VBg信号成分と比較して大きなエラーとし
て現われる。例えば、約5ボルトの基準電圧を現出する
には、増幅器(または比較器)の20 mVのオフセッ
トでは出力またはしきいについて0,5ポルトエラーと
して現われる。
較的大きいオフセント電圧を有するので、増幅後のオフ
セットは△VBg信号成分と比較して大きなエラーとし
て現われる。例えば、約5ボルトの基準電圧を現出する
には、増幅器(または比較器)の20 mVのオフセッ
トでは出力またはしきいについて0,5ポルトエラーと
して現われる。
種々の補償配慮を含み、この問題を解決するための提案
がなされている、しかし、それら装置は複雑すぎて問題
点を十分に満足させる解決とはならない。
がなされている、しかし、それら装置は複雑すぎて問題
点を十分に満足させる解決とはならない。
以下説明する本発明の実施例において、2つのトランジ
スタは異なる電流密度で作動されてΔV□信号を発生す
る。この信号はトランジスタのエミッタ回路で検出され
る。抵抗ストリング乗算回路が両トランジスタのベース
に接続される。これはVB!電圧だけでなくΔVB、信
号も乗算する。この構成により、 CMOSチップに使
用されるきわめて簡単な回路で400 mV以上の有効
ΔVBEを発生することができる。
スタは異なる電流密度で作動されてΔV□信号を発生す
る。この信号はトランジスタのエミッタ回路で検出され
る。抵抗ストリング乗算回路が両トランジスタのベース
に接続される。これはVB!電圧だけでなくΔVB、信
号も乗算する。この構成により、 CMOSチップに使
用されるきわめて簡単な回路で400 mV以上の有効
ΔVBEを発生することができる。
本発明の他の目的、態様および利益の一部は。
添付図面についての下記実施例の説明より明らかとなる
。
。
まず第1図において、しきい検出器は異なる電流密度で
作動される1対のトランジスタQ+。
作動される1対のトランジスタQ+。
Q2を備えている。その目的のため、トランジスタ・エ
ミッタ区域は一定比(na:a)で不等である。トラン
ジスタのコレクタは供給路VDDに直結され、エミッタ
は夫々抵抗回路R5とR6,R。
ミッタ区域は一定比(na:a)で不等である。トラン
ジスタのコレクタは供給路VDDに直結され、エミッタ
は夫々抵抗回路R5とR6,R。
を介し共通部に接続される。
トランジスタQh 、Q2のベースは各トランジスタの
コレクタとエミッタとの間の夫々抵抗ストリングR4/
R5,R,/R2に接続され、R1とR2の比はR5と
R4の比に調和されている。このような抵抗構成により
周知の仕方で抵抗値の比に比例するVB、!、乗算を行
う。例えば、■B、2が抵抗R1にかか!1)(Q2の
ベース電流が犬きくないとすれば)。
コレクタとエミッタとの間の夫々抵抗ストリングR4/
R5,R,/R2に接続され、R1とR2の比はR5と
R4の比に調和されている。このような抵抗構成により
周知の仕方で抵抗値の比に比例するVB、!、乗算を行
う。例えば、■B、2が抵抗R1にかか!1)(Q2の
ベース電流が犬きくないとすれば)。
R2にかかる電圧は(R2/R1) ■BE2となる。
従って、R1の上部から02のエミッタへの電圧合計は
(i +1(2/R+ ) (VBK2)またはNVB
o2となり。
(i +1(2/R+ ) (VBK2)またはNVB
o2となり。
Nは1+R2/RTとする。同様に。R4の上部からQ
lのエミッタへの電圧はVBP、+のN倍となる。しか
し、今述べた電圧はQ2での対応電圧とは異なる。すな
わちQlが異なる電流密度で作動し、設計センター条件
で差VB、’を有するからである。
lのエミッタへの電圧はVBP、+のN倍となる。しか
し、今述べた電圧はQ2での対応電圧とは異なる。すな
わちQlが異なる電流密度で作動し、設計センター条件
で差VB、’を有するからである。
回路値が正しく選択されかつ予想される全温度および電
流範囲にわたり対数Vゆ性能を保持するトランジスタを
使用すると、この回路は点X−Y間に、電源電圧VDD
が一定電圧VTに達するとゼロを通る差電圧を発生する
。voDを査以上に増加するとX−Yは正となり、減少
さ仕るとX−Yは負となる。比較器を点χ−Yに接続す
ることによって1回路は有効しきい検出器となる。さら
にまた、しきい設定値VTは温度変化により実質的に影
響をうけない。
流範囲にわたり対数Vゆ性能を保持するトランジスタを
使用すると、この回路は点X−Y間に、電源電圧VDD
が一定電圧VTに達するとゼロを通る差電圧を発生する
。voDを査以上に増加するとX−Yは正となり、減少
さ仕るとX−Yは負となる。比較器を点χ−Yに接続す
ることによって1回路は有効しきい検出器となる。さら
にまた、しきい設定値VTは温度変化により実質的に影
響をうけない。
回路値の選択は次の手順で行う。
V、 V、乞選ぶ(■9.で検出される電圧)■o
■oを定める(使用される実際の装置の有効バンドギャ
ップ電圧)(これはO″Kに推定される呼称温度勾配に
より定ま る) N N−VT/■oを計算する 121□を選ぶ(Vl)D=■アで設計センタ一温度に
おけろQ2の呼称作動電流) 11 設計中心条件でのR,、R2ストリング(ベ
ース電流は無視)中の電流を選ぶ VBll!OVI]uを定める(設計センターの12に
よりバイアスされたときのQ2に存在する呼称ベースエ
ミッタ電圧)(コレクタ ベース電圧は約(N手段)Vゆ。である)JRJR=
J2/J、を選ぶ(Q2とQ1間に維持される実際電流
密度比) IRb = iz / iQ+を選ぶ(Q2とQ、に維
持される電流比) (IRとJRの暗黙はna:n。
■oを定める(使用される実際の装置の有効バンドギャ
ップ電圧)(これはO″Kに推定される呼称温度勾配に
より定ま る) N N−VT/■oを計算する 121□を選ぶ(Vl)D=■アで設計センタ一温度に
おけろQ2の呼称作動電流) 11 設計中心条件でのR,、R2ストリング(ベ
ース電流は無視)中の電流を選ぶ VBll!OVI]uを定める(設計センターの12に
よりバイアスされたときのQ2に存在する呼称ベースエ
ミッタ電圧)(コレクタ ベース電圧は約(N手段)Vゆ。である)JRJR=
J2/J、を選ぶ(Q2とQ1間に維持される実際電流
密度比) IRb = iz / iQ+を選ぶ(Q2とQ、に維
持される電流比) (IRとJRの暗黙はna:n。
装置のエミッタエリア比)
すると、
R+ = VBKO/i+
R2=(N 手段) R+
R5=(VT NV、1zo)/(iz+i+)R4
= 工RR2 1(5= IRR。
= 工RR2 1(5= IRR。
R7= (AR1) R6
R,、R2ストリングに選ばれた電流はベース電とβに
よるエラーに係る。R5の定在電流が小さければ小さい
ほど、R2において実際ベース電流の効果は犬きくなる
。このエラーは補償できるが、エラーが小さいほど、補
償後の残余は少なくなる。
よるエラーに係る。R5の定在電流が小さければ小さい
ほど、R2において実際ベース電流の効果は犬きくなる
。このエラーは補償できるが、エラーが小さいほど、補
償後の残余は少なくなる。
R,/R2ストリングのバイアスはエミッタQ2に現わ
れ、普通バンドギャップトランジスタに流れろPTAT
電流を乱す。普通の回路では、トランジスタの電流は全
エミッタ・抵抗(R3) IE流どなる。この回路にお
いて、R1の電流もR5に流入する。その結果、Qlの
エミッタでの電圧が共通部にだいし絶対温度に比例(P
TAT)していれば、 Qlの電流はPTA、Tとはな
らない。これを処理するにks+ Q2エミッタにた
いするドライブのセベニン当量(第4図参照)を、
vanに比例する電圧としてQlなしで計算し、 R3
/(R,十R2+工(5)とソース・インピーダンス(
R+十R2) Rs/(R,+R2+R,)で計ればよ
い。この回路において、R5にかかる電圧はほぼPTA
T L、 、 Qlのエミッタ電流は絶対温度のやや″
より大きい“関数である。
れ、普通バンドギャップトランジスタに流れろPTAT
電流を乱す。普通の回路では、トランジスタの電流は全
エミッタ・抵抗(R3) IE流どなる。この回路にお
いて、R1の電流もR5に流入する。その結果、Qlの
エミッタでの電圧が共通部にだいし絶対温度に比例(P
TAT)していれば、 Qlの電流はPTA、Tとはな
らない。これを処理するにks+ Q2エミッタにた
いするドライブのセベニン当量(第4図参照)を、
vanに比例する電圧としてQlなしで計算し、 R3
/(R,十R2+工(5)とソース・インピーダンス(
R+十R2) Rs/(R,+R2+R,)で計ればよ
い。この回路において、R5にかかる電圧はほぼPTA
T L、 、 Qlのエミッタ電流は絶対温度のやや″
より大きい“関数である。
11が一度選択されると、R1はR+ = ”BED/
j4で表わされ、ここでVBItOk”L設計センタ
で想定される温度とエミッタ電流条件でのQlの呼称値
である。つぎにI VBEB1乗算係数法定は以下述べ
る原則による。
j4で表わされ、ここでVBItOk”L設計センタ
で想定される温度とエミッタ電流条件でのQlの呼称値
である。つぎにI VBEB1乗算係数法定は以下述べ
る原則による。
ベース・エミッタ電圧かつぎのように決定されることは
周知である。
周知である。
VBE = vo。−(Voo −VBKO) T/T
o 手段−(kT// ) in V’r、0+(mK
T/Q ) 1 n T */T分析目的では、電流依
存条件を無視して、■、3゜をVoo (VGOVB
KO) T/Toと等しく設定するのがよい。従ってV
Bl、成分は、T=0ケルビンのときV。0(推定バン
ドギャップ電圧)の値までの温度降下により上る。この
VBl2の挙動を推定すると、R1にかかる電圧は0で
V。0となり−vDDからQ2エミッタへの電圧はNV
GQとなる(ここでN=1+ R2/ R+である)。
o 手段−(kT// ) in V’r、0+(mK
T/Q ) 1 n T */T分析目的では、電流依
存条件を無視して、■、3゜をVoo (VGOVB
KO) T/Toと等しく設定するのがよい。従ってV
Bl、成分は、T=0ケルビンのときV。0(推定バン
ドギャップ電圧)の値までの温度降下により上る。この
VBl2の挙動を推定すると、R1にかかる電圧は0で
V。0となり−vDDからQ2エミッタへの電圧はNV
GQとなる(ここでN=1+ R2/ R+である)。
VDDを設計センタで所望のVTと等しくシ、N= v
r/Vooにすると、 QlのエミッタはOケルビンで
0ポルトとなる。(ここで、voはl VBF、の温度
挙動をほぼ室温に直線化E〜た。特定のトランジスタ特
性の馬。値を表わす。)トランジスタ電流は温度に比例
するが、正温度にたいしオフセットしている。すなわち
、第3図の室温からの推定が示すようにQlのエミッタ
電圧が低温で作用すれば、電流はゼロとなり、エミッタ
電圧が開回路電圧と交叉すると逆になる。この状態にお
けろ温度はオフセットである。オフセントよりかなり高
い湿度では、エミッタ電流はPTATよりやや早く上昇
する。Nは、Q2エミッタ電圧の挙動が第3図に示すよ
うになるよう選択される。
r/Vooにすると、 QlのエミッタはOケルビンで
0ポルトとなる。(ここで、voはl VBF、の温度
挙動をほぼ室温に直線化E〜た。特定のトランジスタ特
性の馬。値を表わす。)トランジスタ電流は温度に比例
するが、正温度にたいしオフセットしている。すなわち
、第3図の室温からの推定が示すようにQlのエミッタ
電圧が低温で作用すれば、電流はゼロとなり、エミッタ
電圧が開回路電圧と交叉すると逆になる。この状態にお
けろ温度はオフセットである。オフセントよりかなり高
い湿度では、エミッタ電流はPTATよりやや早く上昇
する。Nは、Q2エミッタ電圧の挙動が第3図に示すよ
うになるよう選択される。
Q、の電流はQlの電流の一定端数に保持される。この
ことは満足すべき作動には必要でないが、簡単化分析が
許容されるようにaB]i、を直線化する。
ことは満足すべき作動には必要でないが、簡単化分析が
許容されるようにaB]i、を直線化する。
Qlの電流密度YChの電流密度の一定の端数とすると
、Qlのエミッタ電圧も0ケルビンでゼロに推定でき、
そのベース回路のN係数を同じにする。他の任意な温度
で、Q+の推定エミッタ電圧は、Qlの電流密度が小さ
いためQlよりも高くなる。Q、エミッタの電圧は分圧
器R6,R,により分取されてQ2エミッタ電圧と等し
い電圧を発生する。エミッタの電圧は(’DD −VT
の場合)PTATであるから、Q1エミッタ電圧の一定
端数&L Q2エミッタ電圧と等しくなる。
、Qlのエミッタ電圧も0ケルビンでゼロに推定でき、
そのベース回路のN係数を同じにする。他の任意な温度
で、Q+の推定エミッタ電圧は、Qlの電流密度が小さ
いためQlよりも高くなる。Q、エミッタの電圧は分圧
器R6,R,により分取されてQ2エミッタ電圧と等し
い電圧を発生する。エミッタの電圧は(’DD −VT
の場合)PTATであるから、Q1エミッタ電圧の一定
端数&L Q2エミッタ電圧と等しくなる。
しかし、vつわ が馬から変化する場合、これら電圧は
同等のままではない。例えば、トランジスタはやや*
VDD により駆動されるエミッタ・ファロアのよう
に作用するので、Vゆが少し上昇スれば2つのエミッタ
電圧はほとんど単一利得でVT)Dに従うことを考えれ
ば分る。従って。
同等のままではない。例えば、トランジスタはやや*
VDD により駆動されるエミッタ・ファロアのよう
に作用するので、Vゆが少し上昇スれば2つのエミッタ
電圧はほとんど単一利得でVT)Dに従うことを考えれ
ば分る。従って。
2つのエミッタの電圧変化はほぼ等しい。しかし、Yの
電圧多化は分圧器F(6,R,により減すいされる。そ
れで、VDDが上昇すれば、Xの電圧よりも上昇する。
電圧多化は分圧器F(6,R,により減すいされる。そ
れで、VDDが上昇すれば、Xの電圧よりも上昇する。
Nが決定されれば、 R2に! (N手段)R,として
容易に計算される。さらにまた+ Qlのエミッタ電圧
は設計センタでVT−NVB2゜となり、R3の電流ス
Q2のエミッタ電流に加えR1からの単なる電流となる
。この比によりR5の値が得られる。
容易に計算される。さらにまた+ Qlのエミッタ電圧
は設計センタでVT−NVB2゜となり、R3の電流ス
Q2のエミッタ電流に加えR1からの単なる電流となる
。この比によりR5の値が得られる。
これら6つの抵抗が分れば、セベニン当量は第4図に示
すように計算される。開回路電圧(第3図参照)■2は
VT R5/ (R+ + R2+ R5)となり、ソ
ース抵抗式2は(R,+R2)R4/ (R+ 十R2
+R3)となる。対応温度T1は、電圧が全く降下した
と推定される場合、Qlのエミッタ電流がゼロに降下す
る温度である。より高温では、エミッタ電流は温度(絶
対湿度ではない)に比例して上昇する。Qlの電流が比
例する場合も、T、でゼロに降下すべきである。Qlは
(iがゼロになる限度で)異なる電流密度で作動するか
ら、 Q+のエミッタの電圧はQ2のものとは異なる。
すように計算される。開回路電圧(第3図参照)■2は
VT R5/ (R+ + R2+ R5)となり、ソ
ース抵抗式2は(R,+R2)R4/ (R+ 十R2
+R3)となる。対応温度T1は、電圧が全く降下した
と推定される場合、Qlのエミッタ電流がゼロに降下す
る温度である。より高温では、エミッタ電流は温度(絶
対湿度ではない)に比例して上昇する。Qlの電流が比
例する場合も、T、でゼロに降下すべきである。Qlは
(iがゼロになる限度で)異なる電流密度で作動するか
ら、 Q+のエミッタの電圧はQ2のものとは異なる。
この電圧を得るには1両エミッタ電圧がPTATである
ことを示す第6図を参照すればよい。すなわち、エミッ
タ電圧は定数α= N (■Q −”BEO)lroだ
げ温度に比例する。温度T1で、電圧は丁度αT1であ
るのでV1/v2比は丁度α1/α2比である。
ことを示す第6図を参照すればよい。すなわち、エミッ
タ電圧は定数α= N (■Q −”BEO)lroだ
げ温度に比例する。温度T1で、電圧は丁度αT1であ
るのでV1/v2比は丁度α1/α2比である。
下付きQ数字を使用すると;
α1/α2=(N(VG VBz+o )/To )N
(Vo−VBg2a)/To)= (Vo −VB++
+o )/(VG VBK2Q )エミッタ電流の比は
一定に保持され1面積比は。
(Vo−VBg2a)/To)= (Vo −VB++
+o )/(VG VBK2Q )エミッタ電流の比は
一定に保持され1面積比は。
電流密度比JRも一定になるように一定のままである。
その結果、すべての温度で
■Bz+ = VBzz (kT/J’ ) ’nJ
Rそれで、α′の比であるARは次式で示される:AR
=α、/α2 = 1 + (kT/J’)1nJR/
(VoVBEO)ここで■BEOは■BE20と代わる
。
Rそれで、α′の比であるARは次式で示される:AR
=α、/α2 = 1 + (kT/J’)1nJR/
(VoVBEO)ここで■BEOは■BE20と代わる
。
そこで、ヌーARV2.すなわち、 Qhのエミッタ
での開回路電圧ばQ2のエミッタのAR倍とすべきであ
る。
での開回路電圧ばQ2のエミッタのAR倍とすべきであ
る。
T1以上の温IiTでのQlの実際電流はα+(T−T
+)/Rg+で表わされ、ここでI(K、は、α2(T
−”I)/RK2で表わされるQ2のように1等価ソー
ス抵抗である。
+)/Rg+で表わされ、ここでI(K、は、α2(T
−”I)/RK2で表わされるQ2のように1等価ソー
ス抵抗である。
一定エミッタ面積比で+ JR定数を維持するには、エ
ミッタ電流比は一定でなければならない。
ミッタ電流比は一定でなければならない。
従って。
α1(T T1) IR/REI =α2 (T −T
+ )/ RE2およびn、 = IR(α1/α2
) RE2= IRARR182第4図は、所望のセベ
ニン当量より分圧器の抵抗値を導出する式を含む。所望
の■2をkとしRKjをR8とすると−RB = (R
a + Rs )と迅=(R,s+R7)は次のように
なる: HB: R,■T/ V。
+ )/ RE2およびn、 = IR(α1/α2
) RE2= IRARR182第4図は、所望のセベ
ニン当量より分圧器の抵抗値を導出する式を含む。所望
の■2をkとしRKjをR8とすると−RB = (R
a + Rs )と迅=(R,s+R7)は次のように
なる: HB: R,■T/ V。
ココ’t’l R,、= IRARR,、、とV、=
ARV2であるから RB = IRRIC2”T/ ■2 である。
ARV2であるから RB = IRRIC2”T/ ■2 である。
第4図の式をR1とR2に適用することによシ。
R1+ R2= RE2 VT/ V2 およびRB
=IR(R1+R2) となる。
=IR(R1+R2) となる。
R5とR4間の比は、R1とR2間のように同じ(N手
段)でなげればならないので。
段)でなげればならないので。
R4= IRR2,R5= IRR,となる。
Q、のエミッタの抵抗の下半分を得るには、第4図より
式は次のようになる: RB RA二□ T E 所望電圧kにv、=AR■2を代入すると。
式は次のようになる: RB RA二□ T E 所望電圧kにv、=AR■2を代入すると。
RB
RA=
V〒
となる。
V])D=v7でX−Y=Oのとき、Yの電圧はQ2の
エミッタ電圧と等しくなければならない。これは+ R
6十R7= RAに現われる電圧がR6の電圧のAR倍
であることを意味するが、または。
エミッタ電圧と等しくなければならない。これは+ R
6十R7= RAに現われる電圧がR6の電圧のAR倍
であることを意味するが、または。
RA=ARR6
上記と組合せると。
となる。
馬に上記決定値を代入するとVT/■2となる抵抗とな
る。
る。
最後に。
RA=R6+R7=ARR6
であるから。
R7=(AR1)R6
となる。
上記分析は、ベース電流のみを無視して、はぼ完了しe
VBE曲率とIcはオフセット温度に比例する。最
後の2つはかなり小さく、いずれの場合も互いに対向す
る傾向がある。
VBE曲率とIcはオフセット温度に比例する。最
後の2つはかなり小さく、いずれの場合も互いに対向す
る傾向がある。
外部抑制があるのでR1と従属抵抗には大きい値を使用
することが望ましい。この場合、低βトランジスタはし
きいにエラを生ずる。概略的に言えば、R2に流れるQ
2のベース電流は、VTK直接加わる特別の降下を生ず
る。R4の電圧も同様に、β、=β2となる程度にQ、
のベース電流に影響ぞうける。
することが望ましい。この場合、低βトランジスタはし
きいにエラを生ずる。概略的に言えば、R2に流れるQ
2のベース電流は、VTK直接加わる特別の降下を生ず
る。R4の電圧も同様に、β、=β2となる程度にQ、
のベース電流に影響ぞうける。
ベータが整合しない程度まで、さらにしきいオフセット
が生ずる。その理由r、s、 vTyさらに変えるこ
とにより補償しなければならない、又と7間に小さい差
電圧が生ずるためである。
が生ずる。その理由r、s、 vTyさらに変えるこ
とにより補償しなければならない、又と7間に小さい差
電圧が生ずるためである。
この効果を活用して一次ベース電流エラーを第1次補償
することができる。Qlのベース回路にR8を加えると
エミッタ電圧を特別のNR81b。
することができる。Qlのベース回路にR8を加えると
エミッタ電圧を特別のNR81b。
だげ降下させる。この降下を平衡させるため。
しきいを回路の“利得“に関する係数だけ下げねばなら
ない、すなわち+ VDDとしてXと7間の電圧の変化
はvTから離れろ。この利得の逆関数は、R41bよと
同等とされるR21b2項と同等にしなければならない
。すなわち。
ない、すなわち+ VDDとしてXと7間の電圧の変化
はvTから離れろ。この利得の逆関数は、R41bよと
同等とされるR21b2項と同等にしなければならない
。すなわち。
利得係数Gはほぼ第5図より導出できる。トランジス7
21点XとYを駆動する等価エミッタ・ソース・インピ
ーダンスとして処理することによって、小信号利得は電
圧比より決定できる。右側で+ Q2のエミッタ・イン
ビ・−ダンスはNkT/qiEにより近似させる。この
インピーダンスはR3にだいし作用して、VDD に
相当するVlnに加えられるX信号で減すいする。それ
らは共通電流エラを共有するから、これらインピーダン
スの比は丁度、夫々電圧降下の比である。左側でIQl
には同様な状態が生ずるが、ここでは平衡点のvin
’l:さらに減すいするR7に付加的電圧降下があり、
R7にかかる電圧はR6にかかる電圧の丁度AR手段倍
である(合成および事実状態より、それらは同じ電流を
共有する)。
21点XとYを駆動する等価エミッタ・ソース・インピ
ーダンスとして処理することによって、小信号利得は電
圧比より決定できる。右側で+ Q2のエミッタ・イン
ビ・−ダンスはNkT/qiEにより近似させる。この
インピーダンスはR3にだいし作用して、VDD に
相当するVlnに加えられるX信号で減すいする。それ
らは共通電流エラを共有するから、これらインピーダン
スの比は丁度、夫々電圧降下の比である。左側でIQl
には同様な状態が生ずるが、ここでは平衡点のvin
’l:さらに減すいするR7に付加的電圧降下があり、
R7にかかる電圧はR6にかかる電圧の丁度AR手段倍
である(合成および事実状態より、それらは同じ電流を
共有する)。
Q+ (V、、c−v、y)/”inそあれば。
R47Nで乗算すると、上記式は既述のR8に示す結果
となる。
となる。
例示として示せば、下記の回路値が上記手順により得ら
れた。
れた。
R,= 6.68K
R2: 19.33K
R5== 7.16K
R4= 193.3 K
Rs = 66.8 K
R6= 76.2 K
R7= 16.57K
R8==11に
■DD=4,72■
回路値の計算は、トランジスタが同じベータを有するも
のとして行われたが、トランジスタの電流密度が異なる
と、わずかに異なるベータとなる。この差および他の因
子により、最適な回路値、たとえば回路シュミレーショ
ンにより定まる回路値は上記の値とはいく分異なる。
のとして行われたが、トランジスタの電流密度が異なる
と、わずかに異なるベータとなる。この差および他の因
子により、最適な回路値、たとえば回路シュミレーショ
ンにより定まる回路値は上記の値とはいく分異なる。
本発明の他の実施例が第2図に示されている。
ここで第1図の回路は閉ループ作動して特別の基準電圧
を検出するよりはむしろ安定させる。
を検出するよりはむしろ安定させる。
この目的のため、入力を出力端子X−Yに接続した増幅
器が設けられる。差が増幅されて、被安定化電圧である
VRxF電路に印加される。この増幅器は−VREFが
駆動されてX−Y′l王差を少なくするように負フィー
ドバックとして接続される。
器が設けられる。差が増幅されて、被安定化電圧である
VRxF電路に印加される。この増幅器は−VREFが
駆動されてX−Y′l王差を少なくするように負フィー
ドバックとして接続される。
トランジスタ・コレクタが戻る電圧V。はVREFとは
別である。この電圧は正、負、またはVREFと同じで
(2つのトランジスタにとって異なることさえある)。
別である。この電圧は正、負、またはVREFと同じで
(2つのトランジスタにとって異なることさえある)。
コレクタが中立していることは重要な利点である。
CMOSプロセスにおける基板双極トランジスタ(非励
振)を基準回路トランジスタとして採用できるため特に
有利である。回路にはNPN )ランジスタを図示して
いるが、NウェルCMOSプロセスにみられるようなP
NP )ランジスタを使用してもよい。
振)を基準回路トランジスタとして採用できるため特に
有利である。回路にはNPN )ランジスタを図示して
いるが、NウェルCMOSプロセスにみられるようなP
NP )ランジスタを使用してもよい。
回路が供給レールをこえる電圧の調整を実際に制御でき
るようにI ■PIF電路は■。電路をこえて(すな
わち、第2図で正)ノζイアスできる。
るようにI ■PIF電路は■。電路をこえて(すな
わち、第2図で正)ノζイアスできる。
この構成は、薄膜抵抗および、■R〜電圧がトランジス
タに印加される前に分圧されることを利用し、X−Y差
電圧に関連する4B、!、倍信号乗算することになる。
タに印加される前に分圧されることを利用し、X−Y差
電圧に関連する4B、!、倍信号乗算することになる。
この回路は前記提案におけるような問題点はなく、バン
ドギャップの規定多重の使用を制限しない。増幅器は、
ループ電圧を安定化するだけでなく低インピーダンス出
力を得るように+ ■RZ?端子を直接駆動できる。
ドギャップの規定多重の使用を制限しない。増幅器は、
ループ電圧を安定化するだけでなく低インピーダンス出
力を得るように+ ■RZ?端子を直接駆動できる。
以上9本発明の好ましい実施例を詳述したが。
これは本発明を例示する目的であって9本発明を限定す
るものではなく、当業者であれば、特許請求の範囲に照
し本発明の範囲から逸脱しないで種々の変更や変型を容
易になすことができろ。
るものではなく、当業者であれば、特許請求の範囲に照
し本発明の範囲から逸脱しないで種々の変更や変型を容
易になすことができろ。
第1図は、しきい検出に使用される本発明の実施例を示
す回路線図、第2図は、電圧基準として使用される本発
明の他の実施例を示す回路線図、第3図は本発明の詳細
な説明するグラフ。 第4図はセベニン原理にもとず〈等価回路図。 第5図は回路の作動態様を示す他の回路線図である。 Q、 、 Q2・・・トランジスタl VDD・・・
電源。 R1,R,、、R5,R4、R6,R7・・・抵抗回路
。 R4/R5,R,/R,、・・・抵抗ストリング。 特許出願代理人 弁理士 関 根 秀 太N
SS ← 嗜
す回路線図、第2図は、電圧基準として使用される本発
明の他の実施例を示す回路線図、第3図は本発明の詳細
な説明するグラフ。 第4図はセベニン原理にもとず〈等価回路図。 第5図は回路の作動態様を示す他の回路線図である。 Q、 、 Q2・・・トランジスタl VDD・・・
電源。 R1,R,、、R5,R4、R6,R7・・・抵抗回路
。 R4/R5,R,/R,、・・・抵抗ストリング。 特許出願代理人 弁理士 関 根 秀 太N
SS ← 嗜
Claims (10)
- (1)異なる電流密度で作動し温度の関数としてΔV_
B_E信号を発生する第1および第2トランジスタと;
各々が前記トランジスタの対応する1つのベースとエミ
ッタとに接続さえる第1および第2V_B_E乗算回路
と;前記トランジスタに結合され前記乗算回路により大
きさが乗算されるΔV_B_E信号を現出する出力端子
手段とを備えるバンドギャップ基準回路。 - (2)前記乗算回路各々は少なくとも2つの直列抵抗を
備え、その一方は対応トランジスタのベースとエミッタ
間に接続される、特許請求の範囲第1項に記載の回路。 - (3)共通部と夫々トランジスタのエミッタとの間に接
続される第1および第2抵抗手段を含み、前記抵抗手段
の一方は、前記2つの抵抗の接合部に前記出力端子手段
の一方の端子を設定するため分圧器を形成する少なくと
も2つの抵抗を備える、特許請求の範囲第2項に記載の
回路。 - (4)前記乗算回路各々は、対応トランジスタのベース
と基準電圧との間に接続される第1抵抗手段と、対応ト
ランジスタのベースとエミッタとの間に接続される第2
抵抗手段とを含む、特許請求の範囲第1項に記載の回路
。 - (5)各々が共通電路と対応トランジスタのエミッタと
の間に接続される第1および第2エミッタ抵抗手段を含
む、特許請求の範囲第4項に記載の回路。 - (6)前記エミッタ抵抗手段の一方は分圧器を形成する
少なくとも2つの直列抵抗を備え、前記出力端子手段は
前記2つの直列抵抗間の接合部に1つの端子を有し、前
記出力端子手段はエミッタ抵抗手段に接続される第2端
子を有する、特許請求の範囲第5項に記載の回路。 - (7)前記乗算回路は電圧基準電路に接続されて電流を
発生し、さらに、入力を前記出力端子手段に接続されて
信号を受信する増幅器と、前記増幅器の出力を負フィー
ドバック状に前記電圧基準電路に接続して前記電路の電
圧を安定化する手段とを有する、特許請求の範囲第1項
に記載の回路。 - (8)前記乗算回路各々は抵抗ストリングを備え、各ス
トリングの一端は前記電圧基準電路に接続され、前記ス
トリングの他端は前記トランジスタの夫々一方のエミッ
タに接続され、前記各トランジスタのベースは前記抵抗
ストリングのうち対応ストリングの中間接合部に接続さ
れる、特許請求の範囲第7項に記載の回路。 - (9)共通部と前記トランジスタの一方のエミッタとの
間に接続される2つの直列抵抗を含み;さらに共通部と
他方のトランジスタのエミッタとの間に接続される少な
くとも1つの抵抗を備え、前記増幅器の入力は前記他方
のトランジスタのエミッタと前記2つの直列抵抗の接合
部との間に接続される、特許請求の範囲第8項に記載の
回路。 - (10)前記トランジスタのコレクタは、前記基準電路
の電圧とは異なる電圧に接続される、特許請求の範囲第
7項に記載の回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US700192 | 1985-02-11 | ||
US06/700,192 US4622512A (en) | 1985-02-11 | 1985-02-11 | Band-gap reference circuit for use with CMOS IC chips |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6237718A true JPS6237718A (ja) | 1987-02-18 |
JPH0799490B2 JPH0799490B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=24812531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61026035A Expired - Lifetime JPH0799490B2 (ja) | 1985-02-10 | 1986-02-10 | バンドギヤツプ基準回路 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4622512A (ja) |
EP (1) | EP0192147B1 (ja) |
JP (1) | JPH0799490B2 (ja) |
CA (1) | CA1275439C (ja) |
DE (1) | DE3675404D1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6056099A (ja) * | 1983-09-05 | 1985-04-01 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電解処理装置 |
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EP0360887B1 (de) * | 1988-09-26 | 1993-08-25 | Siemens Aktiengesellschaft | CMOS-Spannungsreferenz |
FR2641127B1 (ja) * | 1988-12-23 | 1993-12-24 | Thomson Hybrides Microondes | |
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KR100289846B1 (ko) | 1998-09-29 | 2001-05-15 | 윤종용 | 저 전력 소비의 전압 제어기 |
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-
1986
- 1986-02-08 DE DE8686101641T patent/DE3675404D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-02-08 EP EP86101641A patent/EP0192147B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-02-10 JP JP61026035A patent/JPH0799490B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-02-11 CA CA000501610A patent/CA1275439C/en not_active Expired - Lifetime
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US4622512A (en) | 1986-11-11 |
JPH0799490B2 (ja) | 1995-10-25 |
EP0192147B1 (en) | 1990-11-07 |
EP0192147A1 (en) | 1986-08-27 |
DE3675404D1 (de) | 1990-12-13 |
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